Преобразование сообщений

Поскольку имеется два типа преобразований, то возможно четыре варианта преобразований:

Рассмотрим более подробно преобразования одного сигнала в другой.

Преобразование Н1®Н2 (Непрерывный 1 в Непрерывный 2)

Примеры:

а) микрофон: звук преобразовывается в электрические сигналы

б) телекамера: изображение и звук – в электрические сигналы

При таком преобразовании из-за помех, образуемых самим техническим устройством, всегда происходит потеря информации.

Преобразование Д1®Д2 (Дискретный 1 в Дискретный 2)

Это преобразование связано с переходом при представлении сигналов к другому алфавиту. Эта операция называется перекодировка. Шифрование текста, "пляшущие человечки", транслитерация - русские слова английскими буквами и т.п.

Преобразование Н®Д (непрерывный в дискретный)

С математической точки зрения переход от аналоговой формы сигнала к дискретной означает замену описывающей его непрерывной функции Z(t) на некотором временном интервале [t₁,t₂] конечным множеством {z_i,t_i}, i=0,..n, где n – количество точек разбиения временного интервала.

Это преобразование называется дискретизацией непрерывного сигнала и осуществляется посредством следующих процедур:

а) развертки по времени

б) квантования по величине

Развертка по времени осуществляется за счет того, что наблюдение за Z(t) проводится не непрерывно, а только в определенные моменты времени с интервалом:

Квантование по величине – это отображение значения Z(t) в конечное множество чисел, кратных так называемому шагу квантования .

 Практически совместное выполнение этих операций равносильно:

1) нанесению масштабной сетки на график Z(t) в соответствии с величинами и

2) выбора в качестве пар значений {z_i,t_i} узлов сетки, расположенных наиболее близко к z(t_i). Полученное множество называется дискретным представлением исходной непрерывной функции.

Очевидно, что чем меньше n, тем меньше узлов, но и меньше точность. То есть может происходить потеря информации. Казалось бы, что увеличивая n можно неограниченно повысить точность, но полностью избежать потерь это все-таки не позволит, так как n –конечная величина. Как же избежать потерь информации. Ответом на этот вопрос является следующая теорема, которую мы примем без доказательств:

 

Теорема отсчетов: (Котельникова, 1933)	Непрерывный сигнал можно полностью отобразить и точно воссоздать по последовательности измерений или отсчетов величины этого сигнала через одинаковые интервалы времени, меньшие или равные половине периода максимальной частоты, имеющейся в сигнале.
Замечание:	это для таких линий связи, где имеются только колебательные или волновые процессы. Но поскольку работа большинства практических устройств основана именно на этих процессах, то это не является ограничением.

Преобразование д®н

Теорема отсчетов дает ответ и на вопрос о возможности проведения такого преобразования без потери информации. Более подробно мы не будем на нем останавливаться.

ВЫВОД: во всех видах преобразования сообщений, где имеется Д-сообщения возможно преобразование без потери информации.

Другие достоинства дискретно формы информации:

1) высокая помехоустойчивость

2) простота и надежность устройств по обработке информации

3) точность обработки информации

4) универсальность устройств.

Последнее свойство является следствием того обстоятельства, что любые дискретные сообщения, составленные в совершенно различных алфавитах можно привести к некоторому единому алфавиту, который принять за БАЗОВЫЙ (за счет Д®Д). А далее можно в этом базовом алфавите представлять всю дискретную информацию. Следовательно, устройство, работающее с информацией в этом базовом алфавите универсально, так как может быть использовано для любой дискретной информации. Такой базовый алфавит – двоичный, а устройство – компьютер.

вывод: Везде далее можем говорить только о дискретной информации, а для ее представления использовать фиксированный алфавит. При этом не надо рассматривать ФИЗИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ передачи и представления, то есть характер процессов и виды сигналов. Полученные результаты будут справедливы для любой дискретной информации независимо от реализации сообщения, с которым она связана.

Подводя итог [Могилев А.В, Пак Н.И, Хеннер Е.К. Информатика] относительно понятия ИНФОРМАЦИЯ, можно сказать, что информацию нельзя считать лишь техническим термином, это фундаментальная философская категория, которой присущи такие свойства как запоминаемость, передаваемость, преобразуемость, воспроизводимость, стираемость. Можно дать следующее определение:

Информация – специфический атрибут реального мира, представляющий собой его объективное отражение в виде совокупности сигналов и проявляющийся при взаимодействии с «приемником» информации, позволяющим выделять, регистрировать эти сигналы из окружающего мира и по тому или иному критерию их идентифицировать. Таким образом:

1. информация объективна, так как это свойства материи – отражение

2. информация проявляется в виде сигналов и лишь при взаимодействии объектов.

3. одна и та же информация различными получателями может быть интерпретирована по-разному.

Информация имеет определенные функции и этапы обращения в обществе. Основными из них являются:

1. познавательная, цель которой — получение новой информации. Функция реализуется в основном через такие этапы обращения информации, как:

— ее синтез (производство),

— представление,

— хранение (передача во времени),

— восприятие (потребление);

2. коммуникативная — функция общения людей, реализуемая через такие этапы обращения информации, как:

— передача (в пространстве),

— распределение;

3. управленческая, цель которой — формирование целесооб­разного поведения управляемой системы, получающей ин­формацию. Эта функция информации неразрывно связана с познавательной и коммуникативной и реализуется через все основные этапы обращения, включая обработку.

Без информации не может существовать жизнь в любой фор­ме и не могут функционировать созданные человеком любые ин­формационные системы. Без нее биологические и технические системы представляют груду химических элементов. Общение, коммуникации, обмен информацией присущи всем живым суще­ствам, но в особой степени — человеку. Будучи аккумулирован­ной и обработанной с определенных позиций, информация дает новые сведения, приводит к новому знанию. Получение инфор­мации из окружающего мира, ее анализ и генерирование состав­ляют одну из основных функций человека, отличающую его от остального живого мира.

Контрольные вопросы:

1. Основные черты информационного общества

2. Информационные революции в обществе. Три этапа информационной революции

3. Информатика – понятие, объекты приложения, предмет изучения, составные части, место среди других наук.

4. Основные понятия информатики – информация, аспекты понятия информации, материальный носитель, сигнал, сообщение, данные, информационный процесс, источник сообщения, получатель сообщения, виды сигналов.

5. Сигналы: Непрерывный по уровню и во времени сигнал Х; Дискретный по уровню и непрерывный по времени сигнал Х; Непрерывный по уровню и дискретный по времени сигнал Х; Дискретный по уровню и по времени сигнал Х

6. Теорема отсчетов Котельникова

7. Достоинства дискретной формы: - высокая помехоустойчивость - простота и надежность устройств по обработке информации - точность обработки информации - универсальность устройств

8. Основные понятия информатики – объект: виды, признаки, характеристики, поведение.

9. Основные понятия информатики – система: компоненты, свойства, понятие информационной системы.